通过自插层增强二维材料的金属性与基面反应性
材料科学
2023-11-21 v1
摘要
将金属原子插层（ic）到层状材料的范德华（vdW）间隙中是一种简便的策略，可创造新物质，其性质可通过插层原子浓度进行调控。在此，我们进行系统的密度泛函理论计算，以探索一类新兴的晶体二维材料（ic-2D 材料）的多种性质，该类材料由具有位于插层位点子晶格上的本征金属原子的 vdW 同双层构成。从由 77 个 vdW 同双层生成的初始 1348 个 ic-2D 材料集合中，我们发现 95 个具有良好热力学稳定性的结构（形成能量在凸包 200 meV/原子以内）。研究发现相当大一部分半导体主体材料在自插层后经历绝缘体到金属的转变，仅 PdS、PdSe 和 GeS 保持有限电子带隙。在五种情况下，自插层引入了磁性。总体而言，发现自插层促进金属性并增强基面上的化学反应性。基于计算的 H 结合能，我们发现自插层的 SnS 和 HfTe 是析氢催化的有前景候选材料。所有稳定的 ic-2D 结构及其计算性质均可在开放的 C2DB 数据库中探索。
引用
@article{arxiv.2311.11131,
title = {Enhancing metallicity and basal plane reactivity of 2D materials via self-intercalation},
author = {Stefano Americo and Sahar Pakdel and Kristian Sommer Thygesen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.11131},
year = {2023}
}